Path planning is necessary for mobile robots to perform precise and rapid tasks. A collision avoidance function must be included so that the robot can move safely during work, and it must be able to create an optimal path to reduce work execution time and save energy. In this paper, we propose a smart route generation algorithm that searches for global route with an algorithm that can speed up route search and integrates the TEB algorithm that can search for regional optimum routes in real time according to the situation. The performance of the proposed algorithm was verified through actual driving experiments of mobile robots.

This paper presents a 1-DOF robot for hand rehabilitation exercises for hemiplegic patients. The robot provides the cylindrical grasp movement, which is one of the dominant Activities of Daily Living. Linkage Sliding Mechanism allows the proposed robot to be a simple and lightweight structure. Motion test for the healthy subjects are carried out to verify the performance of the robot. Consequently, it was confirmed that the proposed robot was suitable for performing hand rehabilitation treatment.

This paper proposes a model predictive controller of robot manipulators using a genetic algorithm to secure the best performance by performing parameter optimization with the genetic algorithm. Genetic algorithm is a natural evolutionary process modeled as a computer algorithm and has excellent performance in global optimization, so it is useful for tuning control parameters. The sliding mode controller and inverse dynamics controller are included in the lower part of the model prediction controller to minimize the problems caused by non-linearity and uncertainty of the robot manipulator. The performance superiority of the proposed method as described above has been confirmed in detail through a simulation study.

With the recent development of autonomous driving technology, many researchers have studied autonomous mobile robots. Accordingly, they are developing diverse mobile robot actuators. However, most actuators mainly use reducers made of chains, belts, multi-stage gears, etc. So the volume and size of the actuators increase, and power transmission efficiency tends to be relatively low. Therefore, this study has proposed the reducer of the mobile robot actuator using a complex planetary gear train with small volume and high power transmission efficiency, and has confirmed the stability of the proposed reducer through finite element analysis.

Prior social robotics research has shown that robot design influences if people perceive a robot as friendly, trustworthy, or safe (Castro-Gonzalez et al., 2016; Rosenthal-Von Der Pütten & Krämer, 2014). Meanwhile, recent conceptual work has suggested that social robots will increasingly be used in the front line of service encounters (Gonzalez-Jimenez, 2018; Van doorn et al., 2017). According to The International Journal of Social Robotics social robots are robots that can communicate and interact with humans, among themselves, and with the environment, within the cultural and social structure assigned to its role. Real examples of the inclusion of these robots in retail settings already exist. For instance, some retailers use Softbank´s robot Pepper to greet and inform customers. Social robots such as Pepper can use their sensors and cameras to interpret customer reactions and adapt accordingly. Moreover, the robot can even make product recommendations based on the assessed customer´s mood, age, gender and, if available, purchase history (McKenna, 2018). Not surprisingly, there is a vast market potential associated with these robots, which is expected to grow to 87 billion by 2025 (BCG, 2017).

Robot manipulators are highly nonlinear system with multi-inputs multi-outputs, and various control methods for the robot manipulators have been developed to acquire good trajectory tracking performance and improve the system stability lately. The computed torque controller has nonlinear feedforward control elements and so it is very effective to control robot manipulators. If the control gains of the computed torque controller is adjusted according the payload, then more precise control performance is attained. This paper extends the conventional computed torque controller in the joint space to the Cartesian space, and optimize the control gains for some specified payloads in both joint and Cartesian spaces using genetic algorithms. Also a neural network is employed to have proper control gains for arbitrary payloads using generalization properties of the neural network. Computer simulation results show that the proposed control system for robot manipulators has excellent performance in various conditions.

The predictive control system using model-based predictive control is a very effective way to optimize the present inputs considering the states and future errors of the reference trajectory, but it has a drawback in that a control input matrix must be repeatedly calculated with a long calculation time at every sampling for minimizing future errors in a predictive interval. In this study, we applied the neural network simulating the predictive control method for the trajectory tracking control of the mobile robot to reduce complex control method and computation time which are the disadvantage of predictive control. In addition, the neural network showed excellent performance by the generalization even for a different reference trajectory. Therefore, The controller is designed by modeling the model-based predictive control gains for the reference trajectory using a neural networks. Through the computer simulation, the proposed control method showed better performance than the general predictive control method.

첨단 기술, 네트워크 등의 발전과 지능기반 사회의 변화로 인 간형 로봇 개발이 활발하게 진행 중에 있다. 특히 일상생활에 서 인간과 자연스럽게 상호 작용할 수 있는 인간 지향적인 개 인서비스 로봇에 대한 연구가 중요해지고 있다. 하지만 국내의 개인서비스 로봇 연구를 살펴보면 기반기술 개발에 치중한 정 부의 지원과 연구로 인간이 진정으로 원하는 로봇의 기능이나 형태 등의 로봇 디자인에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 개인서비스 로봇 디자인 방향을 제시하는 것을 목적 으로 하며, 이를 위해서 로봇의 시장 요구사항 분석, 로봇 시장 트렌드 분석, 소비자 인식 및 요구 분석을 진행하였다. 그 결과 개인서비스 로봇이 인간의 일상생활에서 활용 가능한 기능 디 자인과 감성 디자인을 중심으로 개인서비스 로봇의 디자인을 위한 방향을 제시하였다. 이러한 결과를 통해서 본 연구는 개 인서비스 로봇의 콘셉트, 기능, 콘텐츠, 외형 등을 디자인하거 나 새로운 아이디어를 제안하는데 기여할 수 있을 것이다.

본 연구는 시설재배에서 참외를 수확할 수 있는 로봇의 엔드이펙터를 개발하기 위한 전단계로서, 참외의 엔드이펙트 중에서 소프트 핸드링이 가능한 그립퍼와 참외 줄기를 절단하는 커터를 설계하기 위해 참외의 기하학, 압축, 절단, 마찰 특성 등을 분석하였다. 그 결과 참외의 길이는 평균 108mm, 직경은 중간지점에서 평균 70mm, 중량은 평균 188g, 부피는 평균 333mL, 진원도는 평균 3.8mm로 나타났다. 참외의 중량(W)에 대하여 길이(L)와 직경(D2)을 변수로 하는 식 W = La × D2 b로부터 비선형 회귀분석을 실시한 결과 a는 2.0279, b는 −0.9998의 상 수값을 가지는 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 참외 줄기의 지름은 평균 3.8mm이며, 참외 줄기는 중심으로 부터 반경 5mm 범위 내에서 대부분 분포하였다. 참외의 항복치와 압축강도, 경도의 평균값은 각각 36.5N/cm2, 185.7N/cm2, 636.7N/cm2이며, 참외 줄기의 절단력과 절단강도는 각각 2.87 × 10−2N와 5.60N/cm2로 나타났다. 참외의 마찰계수는 고무가 0.609으로 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 알루미늄이 0.393, 스테인레스강이 0.177, 테프론이 0.079로 나타났다. 분석된 자료를 토대로 엔드 이펙터 설계시 동작에 따른 위치 오차와 안전율을 감안 하여, 그립퍼의 및 커터의 크기, 선회반경, 설치위치, 구 동모터의 동력, 재료 및 재질의 선정 등에 적용할 수 있을 것으로 판단되었다.

최근 로봇의 제조 기술 및 로봇 움직임의 제어 기술이 축적되고 컴퓨터와 정보통신 기술이 비약적으로 성장하면서, 세계 각국은 새롭게 떠오르고 있는 로봇 산업을 국가적인 전략산업으로 규정하고 기술 개발에 매진하고 있는 상황이다. 로봇 산업계가 경쟁력을 갖추기 위해서는, 로봇을 생산하는 메이저 규모의 주도 기업과 해당 기업을 위하여 부품을 생산하는 협력 업체들이 모두 함께 기술을 개발을 하고 그 결과를 공유하면서 동시에 조직화적으로 발전해 나가야 한다. 이를 위해서는 로봇 산업계의 공급망을 구성하여야 하고, 공급망에서의 업무 프로세스가 정비되어야 하며, 기업 간 협력을 위한 체계와 방안을 마련하여야 한다. 본 연구는 로봇 산업계의 공급망 구성 방안을 설계함으로써, 기업 간 협력 체계를 제안하여 로봇 산업계의 생산 구조를 고도화할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

Driving mechanism, the central part of a robot, was designed in this study. Power for the motive drive was acquired by directly connecting the motor shaft in worm shape of the low-end DC motor, car window motor, to a decelerator. The decelerator consists of a worm gear to receive power from the motor shaft, a pinion gear to be connected in line with the worm gear, and an output shaft to be engaged to the pinion gear. Motion driving is achieved by the power from the motor shaft with the designed gears, transferred to the deceleration mechanism and to the output gear

This paper presents the design for performance improvement of 2-axis cartesian coordinate robot. We cannot obtain the expected design performance unless we select the best-fit linear system for the robot. For this, this paper finds conditions of most suitable to select a LM(Linear Motion) guide and design a 2nd axis arm. By simulation results, the 2nd axis LM guide and the 2nd axis arm structure are confirmed that influence to the deflection of work piece end and the loads on 1 axis LM block. On using LM guide that have capacity near, this paper shows that the maximum load on LM block of 1 axis increases 4.23% and the maximum deflection of work piece end increases 7.95%.

최근 국내에서는 로봇에 대한 일반인들의 관심이 높아지고 있다. 로봇은 사람과 유사한 모습과 기능을 가진 기계, 또는 무엇인가 스스로 작업하는 능력을 가진 기계를 말한다. 본 논문에서는 지능형 휴머노이드 로봇을 이용한 보드게임을 설계 개발 하고자 한다. 제안하는 주사위 게임은 휴머노이드 로봇에서 주사위를 던지는 모션을 마이컴 임베디드 시스템에서 랜덤한 동작으로 제어하는 프로그램을 작성 하여 실행 시켜 보았다. 주사위 게임의 모션은 왼쪽던지기, 오른쪽던지기, 정면던지기 동작으로 구성한다. 이를 통하여 로봇 게임을 통한 유아 및 노인들의 인지 훈련에 도움을 주고자 한다.

In this paper, optimal design of the second arm in a SCARA robot was studied. The mass and moment of inertia of the second arm of a SCARA robot have great effects on performance indices such as cycle times and torques of the first and second axes. To reduce the mass and moment of inertia, optimal design was carried out by FEM analysis using parameters such as width and height of the arm rib, which was newly adopted to decrease the arm thickness in keeping stiffness. Computer simulation was conducted in X and Y directional paths. As a result of the optimal design, maximum torques of the first and second axes decreased by 10.1% in maximum.

본 연구에서는 로봇디자인에 대한 선호 반응의 결과를 바탕으로 로봇 얼굴을 구성하는 조형요소의 조합 관계에 대한 특성을 분석하는 것이 기본적인 목적이다. 아울러 분석 결과로부터 선호도를 향상시키기 위한 디자인가이드의 제시 가능성을 고찰하고자 하였다. 이를 위하여 27가지의 로봇 얼굴 사진을 실험자극으로 선정하고, 선호 반응 및 연상 반응에 관한 실험을 진행하였다. 실험 로봇 얼굴의 형태 보다는 눈의 형태가 선호 반응에 많은 영향을 미치는 등 다양한 특성이 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 로봇 얼굴에 대한 선호반응에 긍정적 영향을 미칠 수 있는 각 조형요소의 특성 도출 및 기본적 디자인가이드라인을 제시할 수 있었다. 구체적으로 먼저, 눈의 형태는 세로의 길이가 가로 길이 보다는 긴(167%) 타원형을 적용하는 것이 필요하다. 그리고 눈 사이의 거리는 얼굴 폭의 35% 정도를 유지해야 한다. 또한 눈의 위치는 얼굴의 중심축으로부터 상향에 배치하여 시각적으로 안정감을 주는 것이 중요하다. 머리 전체의 형태는 원형을 이용한 구 타입이 바람직하다. 머리의 형태와 눈과의 조화는 로봇으로서 기본적으로 갖추어야 할 귀엽고 깜찍한 이미지를 구현하는 것이 필요하다.

인간은 보다 풍요로운 삶을 살고자 하는 욕구와 최근 소비문화의 변화는 대형 할인매장이라는 소비시장의 생성을 가능케 하였고, 이는 할인매장에서 소비자의 사용 편의에 대한 욕구가 더욱 증가하게 되었다. 이러한 대형 할인매장에서 쇼핑방법은 소비자에게 많은 정신적, 육체적 어려움을 주고 있다. 이에 현재 대형 할인매장에서의 문제점을 해결할 수 있는 쇼핑 지원 로봇을 개발, 상용화 시켜 사용자의 원활한 생활 지원을 목적으로 하는 로봇의 디자인 개발을 위한 기초 연구이다. 본 연구에서는 소비자의 쇼핑 지원시 필요한 사용자의 행태 분석과 설문조사를 통해, 쇼핑 지원 로봇의 니즈를 분석 도출하여 쇼핑 지원 로봇의 디자인 개발 시 형태 디자인을 위한 가이드라인을 제안했다.

본 연구의 목적은 로봇의 상용화, 어플리케이션 개발에 대한 이해를 높이고 로봇의 평가 척도 간 연관성 및 개발 트렌드 등을 짚어보는 데 있었다. 인터랙티브 맵핑을 통해, 113가지의 로봇 샘플 자료들을 로봇의 평가척도 7가지에 대해 다양한 배치가 가능하고 각각 아이템에 대한 상세 정보가 참조 가능하도록 구현하여, 시각적으로 보다 면밀한 분석이 가능하였다. 또한 인터랙티브 맵핑을 활용하여 국가별 로봇 개발 성향의 차이를 살펴본 결과, 크게 미국, 유럽의 성향과 일본, 한국의 성향으로 나눌 수 있었다. 미국과 유럽은 공통적으로 로봇을 '도구'라 여기고, 이러한 점이 평가 척도의 다양한 부분에서 반영되었음을 알 수 있었다. 일본, 한국의 경우 로봇을 '파트너' 혹은 '공존하는 관계'라고 여기고, 이러한 점을 만족시키도록 개발하고 있는 것을 발견할 수 있었다.